Tải bản đầy đủ

GIÁO TRÌNH ĐỒ GÁ VÀ DỤNG CỤ CẮT

LỜI NÓI ĐẦU
Để gia công chế tạo được sản phẩm cơ khí nói chung và các sản phẩm khác nói riêng
thì đồ gá và dụng cụ cắt là một trong những yếu tố quan trọng, quyết định chất lưựong
cũng như giá thành sản phẩm.
Giáo trình được trình bày trong 02 phần chính:
Phần 1: Các loại đồ gá: nhằm cung cấp những kiến thức cơ bản nhất về một số loại đồ
gá mà ta thường gặp trong thực tế cũng như cách xác định, lựa chọn đồ gá phù hợp với
điều kiện gia công
Phần 2: Dụng cụ cắt: cung cấp các kiến thức cơ bản về quá trình cắt gọt cũng như các
dụng cụ cắt liên quan.
Giáo trình là tài liệu chyên ngành cho sinh viên Cơ khí Đại học Điện lực. Nó cũng
là tài liệu tham khảo bổ ích cho sinh viên, kỹ sư và các cán bộ kỹ thuật muốn tìm hiểu về
các loại vật liệu ngày nay
Đây là lần xuất bản đầu tiên, chắc chắn cuốn sách này còn có những thiều sót.
Chúng tôi xin trân trọng cảm ơn và mong nhận được ý kiến đóng góp của bạn đọc để lần
tái bản sau cuốn sách này được hoàn thiện hơn.
Mọi ý kiến phản hồi xin gửi về địa chỉ:
Khoa Công nghệ Cơ khí - Đại học Điện lực
235 Hoàng Quốc Việt, Từ liêm, Hà nội
Điện thoại: 04-2185580
Email: cnck@epu.edu.vn


Tác giả

1


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU..................................................................................................................... 1
MỤC LỤC ........................................................................................................................... 2
PHẦN 1: ĐỒ GÁ ................................................................................................................ 3
Chương 1: Các loại đồ gá................................................................................................... 3
1.1. Đồ gá gia công............................................................................................................... 3
1.2. Đồ gá kiểm tra ............................................................................................................... 6
1.3. Liên kết và phản lực liên kết ......................................................................................... 7
Chương 2: Định vị đồ gá .................................................................................................... 8
2.1. Cơ cấu định vị mặt phẳng.............................................................................................. 8
2.2. Cơ cấu định vị mặt trụ ngoài ........................................................................................ 12
2.3. Ống kẹp đàn hồi............................................................................................................ 14
2.4. Cơ cấu định vị mặt trụ trong......................................................................................... 16
2.5. Kẹp chặt........................................................................................................................ 19
Chương 3: Đồ gá gia công của các loại máy.................................................................... 38
3.1. Đồ gá gia công trên máy tiện........................................................................................ 43
3.2. Đồ gá gia công trên máy khoan.................................................................................... 46
3.3. Đồ gá gia công trên máy phay...................................................................................... 47
3.4. Đồ gá gia công trên máy doa........................................................................................ 50
Chương 4: Đồ gá trên máy CNC...................................................................................... 53
4.1. Yêu cầu đối với đồ gá trên máy CNC .......................................................................... 53
4.2. Sử dụng hiệu quả đồ gá trên máy CNC........................................................................ 54
4.3 Gá đặt đồ gá trên máy CNC .......................................................................................... 55
4.4. Kết cấu đồ gá trên máy CNC........................................................................................ 56
4.5. Các loại đồ gá để gia công chi tiết có 4;5 bề mặt ........................................................ 58
4.6. Đồ gá kẹp dao ............................................................................................................... 60
4.7. Đồ gá điều chỉnh dao.................................................................................................... 61
4.8. Hướng phát triển của đồ gá .......................................................................................... 62
PHẦN 2: DỤNG CỤ CẮT ................................................................................................ 66
Chương 5: Khái niệm chung ............................................................................................ 66
5.1. Yêu cầu về vật liệu làm dụng cụ cắt............................................................................. 66
5.2. Các loại vật liệu làm dụng cụ cắt.................................................................................. 66
Chương 6: Dụng cụ cắt ..................................................................................................... 76
6.1. Kết cấu của dụng cụ cắt................................................................................................ 76


6.2. Các thông số hình học của dụng cụ cắt ........................................................................ 77
Chương 7: Quá trình gia công cắt gọt ............................................................................. 83
7.1. Cơ sở vật lý của quá trình gia công cắt gọt .................................................................. 83
7.2. Động học và động lực học quá trình cắt gọt................................................................. 93
7.3. Các hiện tượng xẩy ra trong quá trình cắt gọt ............................................................. 115
7.4. Tối ưu hóa quá trình cắt gọt ........................................................................................ 121
Chương 8: Các phương pháp gia công đặc thù ............................................................. 135
8.1. Gia công vật liệu phi kim loại ..................................................................................... 135
8.2. Các phương pháp gia công mới................................................................................... 140
PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 156
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 166

2


PHẦN I: ĐỒ GÁ
CHƯƠNG 1

CÁC LOẠI ĐỒ GÁ
1.1. ĐỒ GÁ GIA CÔNG
1.1.1. Khái niệm
Chất lượng sản phẩm cơ khí, năng suất lao động và giá thành là những chỉ tiêu kinh tế
kĩ thuật quan trọng trong sản xuất cơ khí. Để đảm bảo các chỉ tiêu trên, trong quá trình
chế tạo các sản phẩm cơ khí, ngoài máy cắt kim loại (máy công cụ) và dụng cụ cắt, chúng
ta còn cần có các loại đồ gá và dụng cụ phụ (gọi là trang bị công nghệ). Trang bị công
nghệ đóng một vai trò rất quan trọng, nhờ nó sản xuất cơ khí có thể đảm bảo và nâng cao
chất lượng, tăng năng suất và hạ giá thành chế tạo sản phẩm.
Trang bị công nghệ (đối với gia công cơ khí), là toàn bộ các phụ tùng kèm theo máy
công cụ nhằm mở rộng khả năng công nghệ của máy, tạo điều kiện cho việc thực hiện
quá trinh công nghệ chế tạo cơ khí với hiệu quả kinh tế và kĩ thuật cao.
Theo kết cấu và công dụng, trang bị công nghệ được phân thành hai loại: trang bị
công nghệ vạn năng và trang bị công nghệ chuyên dùng.
Đặc điểm của trang bị vạn năng là không phụ thuộc vào đối tượng gia công nhất định
và được sử dụng chủ yếu vào dạng sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ. Còn trang bị công
nghệ chuyên dùng thì kết cấu và tính năng của nó phụ thuộc vào một hoặc một nhóm đối
tượng gia công nhất định, nó được dùng chủ yếu trong sản xuất hàng khối và loạt lớn, cá
biệt trong sản xuất nhỏ và đơn chiếc yêu cầu có độ chính xác cao hoặc đối với những chi
tiết không dùng chúng thì không thể gia công được.
Đối với gia công cơ khí, người ta thường sử dụng hai loại trang bị công nghệ là đồ gá
(đồ gá gia công, đồ gá kiểm tra, đồ gá lắp ráp) và dụng cụ phụ .
- Đồ gá: là những trang bị công nghệ cần thiết được dùng trong quá trình gia công cơ
(đồ gá gia công), quá trình kiểm tra (đồ gá kiểm tra) và quá trình lắp ráp sản phẩm cơ khí
(đồ gá lắp ráp). Đồ gá gia công chiếm tới 80÷90 % đồ gá.
- Dụng cụ phụ (đồ gá dao): là một loại trang bị công nghệ dùng để gá đặt dụng cụ cắt
trong quá trình gia công.Tuỳ theo yêu cầu sử dụng mà kết cấu các loại dụng cụ phụ có thể
là vạn năng hoặc chuyên dung.
Trong ngành chế tạo máy trang bị công nghệ đóng một vai trò rất quan trọng và sẽ
mang lại hiệu quả kinh tế cao nếu nó được sử dụng một cách có hợp lí.
Sử dụng trang bị công nghệ có những lợi ích sau:
1. Dễ đạt được độ chính xác yêu cầu do vị trí của chi tiết gia công và dao được điều
chỉnh chính xác.
2. Độ chính xác gia công ít phụ thuộc vào tay nghề của công nhân.
3. Nâng cao năng suất lao động.
4. Giảm nhẹ được cường độ lao động của người công nhân.
5. Mở rộng được khả năng làm việc của thiết bị.
6. Rút ngắn được thời gian chuẩn bị sản xuất mặt hàng mới.
3


Hiện nay khâu thiết kế và chế tạo toàn bộ trang bị công nghệ cho một sản phẩm cơ
khí có thể chiếm tới 80% khối lượng lao động của quá trình chuẩn bị sản xuất.
Để đảm bảo chức năng làm việc và hiệu quả sử dụng của đồ gá và dụng cụ phụ về
mặt kĩ thuật và kinh tế trước hết cần phải lựa chọn và xác định những trang bị công nghệ
vạn năng sẵn có; còn đối với trang bị công nghệ chuyên dùng cần phải thiết kế, tính toán
kết cấu đúng nguyên lí, thoả mãn các yêu cầu do nguyên công đặt ra về chất lượng, năng
suất và hiệu quả kinh tế của quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí trên thiết bị sản xuất, sau
đó phải giám sát và điều hành chặt chẽ quá trình chế tạo và thử nghiệm các trang bị
chuyên dùng.
Việc tính toán thiết kế một trang bị công nghệ để đạt được yêu kĩ thuật, đảm bảo năng
suất cao nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình sản xuất là nhiệm vụ của người làm công
tác chế tạo máy. Muốn làm tốt được việc đó phải có những kiến thức nhất định. Trên cơ
sở phân tích quá trình tạo hình, quá trình gây ra sai số gia công, cùng với những hiểu biết
về thiết bị, dụng cụ, về cơ học trong đó có cơ học vật rắn biến dạng được áp dụng cụ thể
với sơ đồ gia công để phân tích, tính toán và thiết kế nên những trang bị công nghệ cần
thiết.
1.1.2. Đồ gá gia công
Đồ gá gia công cơ là một loại trang bị công nghệ nhằm xác định vị trí chính xác của
chi tiết gia công so với dụng cụ cắt, đồng thời giữ vững vị trí đó trong suốt quá trình gia
công.
Nói chung, đồ gá gia công có các công dụng chính như sau :
- Bảo đảm độ chính xác vị trí của các bề mặt gia công. Nhờ đồ gá để gá đặt chi tiết,
có thể xác định một cách chính xác vị trí tương đối của chi tiết gia công đối với máy và
dao cắt, hơn nữa có thể đạt được độ chính xác vị trí này tương đối cao một cách ổn
định,tin cậy và nhanh chóng.
- Nâng cao năng suất lao động. Sau khi sử dụng đồ gá có thể loại bỏ bước vạch dấu
và so dao, nhờ vậy có thể giảm đáng kể thời gian phụ; ngoài ra, dùng đồ gá gá đặt chi tiết
có thể dễ dàng kẹp chặt đồng thời nhiều chi tiết, gia công nhiều vị trí, làm cho thời gian
cơ bản trùng với thời gian phụ; khi dùng đồ gá cơ khí hóa, tự động hóa ở mức độ cao có
thể thêm một bước nữa giảm thời gian phụ, làm tăng cao năng suất lao động .
- Mở rộng phạm vi sử dụng của máy công cụ. Trên các máy cắt kim loại sử dụng đồ
gá chuyên dùng có thể mở rộng khả năng công nghệ của máy. Ví dụ, trên máy tiện khi gá
sử dụng đồ gá chuyên dùng có thể tiện được hình nhiều cạnh.
- Không yêu cầu tay nghề của công nhân cao và giảm nhẹ cường độ lao động của họ.
1.1.3. Phân loại đồ gá gia công trên máy cắt kim loại.
Hiện nay đồ gá gia công được sử dụng trong sản xuất cơ khí hết sức phong phú, có
thể căn cứ vào những đặc điểm khác nhau để phân loại nó, cụ thể :
Căn cứ vào phạm vi sử dụng.
a/ Đồ gá vạn năng: là những đồ gá đã được tiêu chuẩn, có thể gia công được những
chi tiết khác nhau mà không cần thiết có những điều chỉnh đặc biệt.
Đồ gá vạn năng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất loạt nhỏ - đơn chiếc.
Ví dụ: mâm cặp 3 chấu, măm cặp 4 chấu, êtô, đầu phân độ vạn năng, bàn từ...
4


b/ Đồ gá chuyên dùng: là loại đồ gá được thiết kế và chế tạo cho một nguyên công gia
công nào đó của chi tiết. Vì vậy, khi sản phẩm thay đổi hoặc nội dung nguyên công thay
đổi thì đồ gá này không thể sử dụng lại được. Do đó loại đồ gá này được sử dụng khi sản
phẩm và công nghệ tương đối ổn định trong sản xuất loạt lớn, hàng khối.
Ví dụ: đồ gá gia công lỗ ắc piston, đồ gá phay biên dạng cam...
c/ Đồ gá vạn năng lắp ghép (đồ gá tổ hợp):
Theo yêu cầu gia công của một nguyên công nào đó, chọn một bộ các chi tiết tiêu
chuẩn hoặc bộ phận đã được chuẩn bị trước để tổ hợp thành các đồ gá. Loại đồ gá này
sau khi dùng xong có thể tháo ra, lau chùi sạch sẽ và cất vào kho để tiếp tục sử dụng.
Sử dụng loại đồ gá này có ưu điểm là giảm chu kì thiết kế và chế tạo đồ gá, làm giảm
thời gian chuẩn bị sản xuất; đồng thời với một bộ các chi tiết của đồ gá đã được tiêu
chuẩn hoá có thể được sử dụng nhiều lần, tiết kiệm vật liệu chế tạo đồ gá; giảm công lao
động và giảm giá thành sản phẩm.
Nhược điểm: cần đầu tư vốn khá lớn để chế tạo hàng vạn chi tiết tiêu chuẩn với độ
chính xác và độ bóng cao, vật liệu các chi tiết này thường là thép hợp kim, thép crôm,
thép niken; độ cứng vững kém hơn đồ gá thông dụng; nặng và cồng kềnh hơn so với đồ
gá vạn năng.
Ứng dụng: loại đồ gá này dùng thích hợp trong dạng sản xuất loạt nhỏ, chủng loại chi
tiết nhiều, đặc biệt đối với những sản phẩm mới.
d/ Đồ gá điều chỉnh và đồ gá gia công nhóm: Hai loại đồ gá này có chung một đặc
điểm là sau khi thay đổi hoặc điều chỉnh một số chi tiết cá biệt của đồ gá thì có thể gia
công những chi tiết có hình dáng, kích thước và công nghệ gần giống nhau. Nhưng đối
tượng gia công của đồ gá vạn năng điều chỉnh không rõ ràng và phạm vi sử dụng tương
đối rộng, ví dụ mâm cặp hoa mai dùng trên máy tiện, đồ gá khoan trụ trượt thanh răng...
Đồ gá gia công nhóm được thiết kế và chế tạo cho một nhóm chi tiết nào đó nhất định.
Đối tượng gia công và phạm vi sử dụng tương đối rõ ràng. Sử dụng các loại đồ gá này có
thể đạt được hiệu quả như nhau trong dạng sản xuất loạt nhỏ cũng như dạng sản xuất loạt
lớn, là một biện pháp có thể ứng dụng để cải cách thiết kế trang bị công nghệ.
Căn cứ vào máy sử dụng:
Đồ gá tiện, đồ gá phay, đồ gá khoan, đồ gá mài...
Căn cứ vào nguồn sinh lực để kẹp chặt:
Kẹp bằng tay, kẹp bằng khi nén, dầu ép, kết hợp khí nén - dầu ép, điện từ, chân
không...
Căn cứ vào số chi tiết đồng thời gia công:
Kẹp một hoặc nhiều chi tiết cùng một lúc.
1.1.4. Yêu cầu đối với đồ gá.
- Phù hợp với yêu cầu sử dụng, dạng sản xuất, điều kiện cụ thể của nhà máy về trang
thiết bị, trình độ kĩ thuật của công nhân...
- Bảo đảm độ chính xác quy định: nguyên lí làm việc phải đúng, chi tiết định vị và
dẫn hướng phải có cấu tạo hợp lí và có độ chính xác cần thiết, chi tiết kẹp chặt phải đủ độ
cứng vững, đồ gá phải được định vị và kẹp chặt một cách chính xác trên máy.
- Sử dụng thuận tiện: gá và tháo chi tiết gia công dễ dàng, dễ quét dọn phoi, dễ lắp
trên máy, dễ thay thế những chi tiết bị mòn và hư hỏng, những chi tiết nhỏ không bị rơi,
5


vị trí tay quay thích hợp và thuận tiện, thao tác nhẹ nhàng, an toàn lao động, kết cấu đơn
giản và có tính công nghệ cao.
1.1.5. Các thành phần của đồ gá.
Chủng loại và kết cấu đồ gá gia công tuy có khác nhau, nhưng nguyên lí làm việc của
nó trên cơ bản giống nhau. Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, trước hết chúng ta căn cứ
vào tính năng giống nhau của các chi tiết và cơ cấu trong đồ gá để phân loại. Các thành
phần chủ yếu của đồ gá gia công gồm :
- Đồ định vị (cơ cấu định vị): dùng để xác định vị trí của chi tiết trong đồ gá (chốt
định vi, phiến tì định vị, khối V định vị, trục gá,...).
- Đồ kẹp chặt (cơ cấu kẹp chặt): dùng để thực hiện việc kẹp chặt chi tiết gia công
(chấu kẹp, ren, bánh lệch tâm, đòn....)
- Chi tiết hoặc cơ cấu so dao, dẫn hướng: dùng để xác định vị trí chính xác của dao
đối với đồ gá (dưỡng so dao, bạc dẫn khoan, bạc doa...).
- Chi tiết định vị đồ gá trên máy: dùng để định vị đồ gá trên bàn máy (then định
hướng đồ gá phay...)
- Thân đồ gá: các chi tiết định vị, kẹp chặt...được lắp trên nó để tạo thành một đồ gá
hoàn chỉnh
- Các chi tiết và cơ cấu khác: để thỏa mãn yêu cầu gia công, trên đồ gá còn có các chi
tiết và cơ cấu khác như cơ cấu phân độ, cơ cấu định tâm, cơ cấu phóng đại lực kẹp, cơ
cấu sinh lực...
1.2. ĐỒ GÁ KIỂM TRA
1.2.1. Khái niệm
- Đồ gá kiểm tra dùng để đánh giá độ chính xác hoặc chất lượng bề mặt của phôi, chi
tiết hoặc sản phẩm trong quá trình gia công và khi thu nhận sản phẩm.
- Độ chính xác kiểm tra (sai số đo) là hiệu số giữa chỉ số của dụng cụ đo và giá trị
thực tế của đại lượng đo.
- Theo số lượng thống kê thì sai số đo nằm trong khoảng 10- 20% dung sai của đối
tượng cần đo. Sai số đo tổng cộng bao gồm các thành phần sau đây:
+ Sai số chuẩn và sai số kẹp chặt khi đo.
+ Sai số điều chỉnh đồ gá.
+ Sai số do đồ gá bị mài mòn.
+ Sai số do nhiệt độ thay đổi khi đo.
Khi thiết kế đồ gá kiểm tra phải chú ý tới những nguyên nhân gây ra sai số đo trên
đây và cố gắng tới mức cao nhất để giảm hoặc loại trừ ảnh hưởng của các nguyên nhân
đó.
- Năng suất đo cũng ảnh hưởng rất lớn đến đồ gá kiểm tra. Đối với những trường hợp
cần kiểm tra 100% chi tiết trong sản xuất dây chuyền, thì thời gian kiểm tra một chi tiết
không đựơc lớn hơn nhịp sản xuất. Còn đối với những trường hợp chỉ cần kiểm tra một
số phần trăm chi tiết nhất định thì năng suất của đồ gá kiểm tra có thể giảm và như vậy ta
có thể sử dụng những đồ gá đơn giản hơn.
6


- Để kiểm tra các chi tiết nhỏ và vừa, người ta dùng đồ gá cố định, còn đối với những
chi tiết lớn phải dùng đồ gá di động (đồ gá này được gá trên chi tiết).
- Để nâng cao năng suất kiểm tra, người ta thiết kế những đồ gá cho phép gá đặt một
lần có thể xác định được nhiều thông số hoăc dùng những thiết bị tự động, bán tự động.
Nhưng phương pháp tiện nhất là phương pháp kiểm tra tích cực (kiểm tra chi tiết ngay
trong quá trình gia công). Phương pháp này giảm được giá thành sản phẩm do hạn chế
được phế phẩm và không cần có nguyên công riêng biệt .
1.2.2. Thành phần của đồ gá kiểm tra.
Kết cấu của đồ gá kiểm tra bao gồm :
- Cơ cấu định vị.
- Cơ cấu kẹp chặt.
- Cơ cấu đo.
- Các chi tiết phụ.
- Thân đồ gá.

7


CHƯƠNG 2

ĐỊNH VỊ ĐỒ GÁ
Quá trình định vị là sự xác định vị trí chính xác tương đối của chi tiết so với dụng cụ
cắt trước khi gia công.
Khi định vị chi tiết trên đồ gá, người ta dùng các chi tiết hay các bộ phận tiếp xúc
trực tiếp với bề mặt dùng làm chuẩn của chi tiết, nhằm đảm bảo độ chính xác về vị trí
tương quan giữa bề mặt gia công của chi tiết với dụng cụ cắt.
Các chi tiết và bộ phận đó được gọi là đồ định vị (cơ cấu định vị, chi tiết định vị ).
Sử dụng hợp lí cơ cấu định vị sẽ mang lại hiệu quả kinh tế thiết thực vì có thể xác
định chính xác vị trí của chi tiết một cách nhanh chóng, giảm được thời gian phụ và nâng
cao năng suất lao động.
Để đảm bảo được chức năng đó, cơ cấu định vị phải thoả mãn những yêu cầu chủ yếu
sau đây:
- Cơ cấu định vị cần phải phù hợp với bề mặt dùng làm chuẩn định vị của chi tiết gia
công về mặt hình dáng và kích thước.
- Cơ cấu định vị cần phải đảm bảo độ chính xác lâu dài về kích thước và vị trí tương
quan.
- Cơ cấu định vị chi tiết có tính chống mài mòn cao, đảm bảo tuổi thọ qua nhiều lần
gá đặt. Độ mòn của bề mặt làm việc cơ cấu định vị được tính như sau:
(2-1)
u=β N
Trong đó: u- Độ mòn [µm]; β- Hệ số phụ thuộc vào vật liệu và tính chất tiếp xúc
được xác định bằng thực nghiệm. Thông thường, hệ số β nằm trong khoảng 0,2÷0,4;
N- Số lần gá đặt phôi trên đồ định vị.
Vật liệu làm cơ cấu định vị, có thể sử dụng các loại thép 20X, 40X, Y7A,Y8A, thép
20X thấm C hoặc thép 45...Nhiệt luyện đạt độ cứng 50÷60 HRC. Độ nhám bề mặt làm
việc Ra= 0,63÷0,25; cấp chính xác IT6÷IT7.
Tất cả các loại đồ định vị được trình bày trong phần này đã được tiêu chuẩn hoá. Các
thông số hình học, độ chính xác, kích thước và chất lượng bề mặt đã được cho trong các
sổ tay cơ khí, sổ tay công nghệ chế tạo máy, sổ tay thiết kế đồ gá. Bề mặt của chi tiết gia
công được sử dụng làm chuẩn định vị thường gặp :
- Chuẩn định vị là mặt phẳng.
- Chuẩn định vị là mặt trụ ngoài.
- Chuẩn định vị là mặt trụ trong.
- Chuẩn định vị kết hợp (hai lỗ tâm; một mặt phẳng và hai lỗ vuông góc với mặt
phẳng đó; một mặt phẳng và một lỗ có đường tâm song song hoặc thẳng góc với mặt
phẳng ...).
Tương ứng với các loại chuẩn nêu ở trên, ta cần xác định các cơ cấu định vị một cách
hợp lí. Sau đây ta xét cụ thể.

2.1. CƠ CẤU ĐỊNH VỊ MẶT PHẲNG
8


Thường người ta lấy mặt phẳng trên chi tiết làm chuẩn định vị. Khi đó, cơ cấu định vị
thường dùng là chốt tì, phiến tì...
2.1.1. Chốt tì cố định.
Chốt tì cố định dùng để định vị khi chuẩn là mặt phẳng, gồm có 3 loại như hình 2-1.
Hình 2-1a và b dùng khi chuẩn định vị là mặt thô.
Hình 2-1c dùng khi chuẩn định vị là mặt tinh.
Chốt tì có thể lắp trực tiếp lên thân đồ gá hoặc thông qua một bạc lót (hình 2-1d).
Chốt tì có đường kính D≤ 12mm được chế tạo bằng thép các bon dụng cụ có hàm
lượng C = 0,7÷0,8 % và tôi cứng đạt HRC= 50÷60. Khi D> 12mm, có thể chế tạo bằng
thép các bon có hàm lượng C=0,15÷0,2%, tôi cứng sau khi thấm đạt độ cứng HRC =
55÷60.
Số chốt tì được dùng ở một mặt chuẩn định vị bằng số bậc tự do mà nó cần hạn chế.

Hình 2.1 Các loại chốt tì cố định

2.1.2. Chốt tì điều chỉnh
Chốt tì điều chỉnh được dùng khi bề mặt làm chuẩn của chi tiết là chuẩn thô, có sai số
về hình dáng và có kích thước tương quan thay đổi nhiều. Kết cấu chốt tì điều chỉnh như
hình 2-2.
Hình 2-2a: Đầu 6 cạnh, dùng cơ lê điều chỉnh.
Hình 2-2b: Đầu tròn.
Hình 2-2c: Chốt vát cạnh, dùng cơ lê điều chỉnh.
Hình 2-2d: Chốt điều chỉnh lắp trên mặt đứng của đồ gá.
Trên mặt phẳng định vị của chi tiết, người ta có thể dùng hai chốt tì cố định và một
chốt tì điều chỉnh nhằm chỉnh lại vị trí của phôi .

9


Hình 2.2 Chốt tì điều chỉnh

2.1.3. Chốt tì tự lựa
Chốt tì tự lựa được dùng khi mặt phẳng định vị là chuẩn thô hoặc mặt bậc.
Do đặc điểm kết cấu của chốt tì tự lựa, nên mặt làm việc của chốt tì tự lựa luôn luôn
tiếp xúc với mặt chuẩn, đồng thời tăng độ cứng vững của chi tiết và giảm áp lực trên bề
mặt của các điểm tì.
Ví dụ chốt tì tự lựa 3 và 4 trên hình (hình 2-3). Tuy loại chốt tì này tiếp xúc với phôi
ở hai điểm nhưng nó chỉ hạn chế một bậc tự do.

Hình 2.3 Chốt tì tự lựa

2.1.4. Chốt tì phụ

Hình 2.4 Chốt tì phụ

10


Chốt tì phụ không tham gia định vị chi tiết, mà chỉ có tác dụng nâng cao độ cứng
vững của chi tiết khi gia công. Chốt tì phụ có nhiều loại (hình 2-4a,b).
Khi gá đặt chi tiết, chốt tì phụ ở dạng tự do, chưa cố định. Dưới tác dụng của lò xo 2
làm cho chốt 1 tiếp xúc với mặt tì của chi tiết cần gia công đã được định vị và kẹp chặt
xong. Sau đó dùng chốt 4 và vít 3 để cố định vị trí của chốt.
2.1.5. Phiến tì
Phiến tì là chi tiết định vị khi chuẩn là mặt phẳng đã được gia công (chuẩn tinh) có
diện tích thích hợp (kích thước trung bình và lớn). Về kết cấu, phiến tì có 3 loại (hình 25), mỗi loại có đặc điểm và phạm vi ứng dụng riêng:

Hình 2.5 Các loại phiến tì

Loại 2-5a phiến tì phẳng đơn giản, dễ chế tạo, có độ cứng vững tốt, nhưng khó làm
sạch phoi vì các lỗ bắt vít lõm xuống, thường lắp trên các mặt thẳng đứng.
Lọai 2-5b phiến tì có rãnh nghiêng sử dụng thuận tiện cho việc làm sạch, bảo quản
nhưng chế tạo tốn kém hơn các loại khác.
Loại 2-5c phiến tì bậc, bề mặt làm việc dễ quét sạch phoi và làm sạch do có rãnh lõm
1÷2mm, vì chiều rộng B lớn nên khó gá đặt trong đồ gá, ít dùng hơn.
Người ta sử dụng 2 phiến tì hay 3 phiến tì tạo thành một mặt phẳng định vị (chú ý nếu
dùng 2 phiến tì, thì 1 phiến tì hạn chế 2 bậc tự do, phiến tì còn lại khống chế 1 bậc tự do;
Nếu dùng 3 phiến tì, thì mỗi phiến tì hạn chế 1 bậc tự do).Các phiến tì được lắp vào thân
đồ gá bằng các vít kẹp và được mài lại cho đồng phẳng và đảm bảo độ song song (hay
vuông góc với đế đồ gá) sau khi lắp.
Phiến tì thường làm bằng thép có hàm lượng các bon C=0,15÷0,2%, tôi sau khi thấm
than để đạt độ cứng HRC =55÷60, qua mài bóng Ra=0,63÷0,25.
Phiến tì đã được tiêu chuẩn hoá và cho trong các sổ tay cơ khí, sổ tay chế tạo máy, sổ
tay thiết kế đồ gá.
2.1.6. Sai số định vị khi định vị bằng mặt phẳng
Sai số định vị xảy ra do sai số chế tạo bề mặt định vị của chi tiết gia công và bề mặt
định vị của chi tiết định vị của đồ gá.
11


2.2. CƠ CẤU ĐỊNH VỊ MẶT TRỤ NGOÀI
Khi chuẩn định vị là mặt trụ ngoài, chi tiết định vị thường dùng là:
2.2.1. Khối V
Khối V dùng để định vị khi mặt chuẩn định vị của chi tiết là mặt trụ ngoài hoặc một
phần của mặt trụ ngoài. Ưu điểm khi định vị bằng khối V là định tâm tốt, tức là đường
tâm của mặt trụ định vị của chi tiết bảo đảm trùng với mặt phẳng đối xứng của hai mặt
nghiêng làm việc của khối V, không bị ảnh hưởng của dung sai kích thước đường kính
mặt trụ ngoài. Một khối V có thể định vị được những chi tiết có đường kính khác nhau.
- Kết cấu của khối V. Hình 2-6a trình bày kết cấu của khối V, có hai loại :

Hình 2.6: Kết cấu khối V

+ Khối V dài: Tương đương với 4 điểm tiếp xúc và hạn chế 4 bậc tự do (hoặc khối V
có chiều dài tiếp xúc L của nó với mặt chuẩn định vị của chi tiết sao cho L/D >1,5 ; Dđường kính của chi tiết). Khối V dài định vị những chi tiết có đường kính lớn, thường
khoét lõm như hình 2-6b. Để giảm bề mặt gia công của khối V, người ta dùng hai khối V
ngắn rồi lắp trên một đế (hình 2-6c).
+ Khối V ngắn: Tương đương 2 điểm tiếp xúc và hạn chế 2 bậc tự do (khối V ngắn là
khối V mà mặt chuẩn định vị trên chi tiết gia công chỉ tiếp xúc với nó trên chiều dài L,
với L/D< 1,5) .
Khi định vị theo các mặt chuẩn định vị thô của chi tiết, thì mặt định vị của khối V
phải làm nhỏ, bề rộng từ 2÷5mm hoặc khía nhám.
Vị trí của khối V quyết định vị trí của chi tiết, nên khối V phải được định vị chính xác
trên thân đồ gá bằng hai chốt và dùng vít để bắt chặt.
Khối V tiêu chuẩn có góc α=600, α=900 và α=1200.
Khối V định vị được chế tạo bằng thép 20X, 20; mặt định vị được thấm các bon sâu
0,8÷1,2mm; tôi cứng đạt HRC=58÷62. Đối với những khối V dùng làm định vị các trục
có D>120mm, thì đúc bằng gang hoặc hàn, trên mặt định vị có lắp các bản thép tôi cứng,
khi mòn có thể thay thế được.
-Tính toán chọn khối V.
12


Khối V đã được tiêu chuẩn hoá, có thể tra các kích thước liên quan trong các sổ tay
công nghệ chế tạo máy. Đối với kích thước H do người thiết kế quyết định. H là kích
thước đo từ tâm O của trục kiểm có đường kính D đến mặt đáy của khối V, kích thước D
lấy bằng kích thước trung bình của kích thước mặt trụ ngoài của chi tiết. Trong sản xuất,
thường người ta lấy tâm O của trục kiểm (cũng chính là tâm mặt trụ ngoài định vị của chi
tiết) để điều chỉnh vị trí của dao, vì vậy trên thực tế tâm mặt trụ ngoài của chi tiết cũng
chính là chuẩn định vị khi chi tiết lấy mặt ngoài để định vị trên khối V, do đó kích thước
H biểu thị chiều cao kích thước chuẩn định vị, nó cần phải được ghi trên bản vẽ làm việc
của khối V và dùng làm căn cứ cho việc kiểm tra khi chế tạo và điều chỉnh khối V.
Từ hình 2-6a, ta có :


1⎜ D
C ⎟
(2-2)
H=h+ ⎜


2 ⎜ sin α tg α ⎟
2
2⎠

0
Khi α=90 , ta có : H=h+0,707D-0,5C
Trong đó: h và C- chọn theo kết cấu tiêu chuẩn của khối V; D- Kích thước trung bình
của đường kính mặt ngoài định vị của chi tiết .
- Tính sai số định vị khi chi tiết được định vị bằng mặt ngoài trên khối V.
Như trên đã trình bày, tâm mặt ngoài định vị của chi tiết là chuẩn định vị, vì vậy, tính
toán sai số định vị chính là tính lượng biến đổi lớn nhất của tâm mặt ngoài trong một loạt
chi tiết gia công.
Sơ đồ tính như hình 2-7, khi chi tiết có đường kính lớn nhất là D+∆D, tâm mặt ngoài
là O; khi chi tiết có đường kính bé nhất là D-∆D, chi tiết dịch xuống đến khi tiếp xúc với
khối V. Lúc này điểm A trên chu vi sẽ dịch chuyển đến A1, tương ứng tâm O dịch chuyển
đến O1.
OO1 chính là lượng biến đổi vị trí của chuẩn định vị do sai số vị trí mặt định vị gây
ra. Từ quan hệ hình học, ta được:
δD
ε dv = ∆ mdv = OO1 =
(2-3)
α
2.sin
2

Hình 2.7: Sơ đồ tính sai số chuẩn

Sai số định vị phụ thuộc vào dung sai kích thứớc mặt chuẩn định vị ngoài của chi tiết
δD và trị số góc α của khối V.
13


2.2.2. Mâm cặp
Khi chuẩn là mặt trụ ngoài, nếu gia công trên nhóm máy tiện hoặc nhóm máy phay
thì đồ định vị là chấu kẹp của mâm cặp 3 chấu tự định tâm. Mâm cặp là cơ cấu định vị
vạn năng, có khả năng điều chỉnh trong một phạm vi khá rộng tuỳ theo kích thước bề mặt
chuẩn định vị thay đổi. Mâm cặp là cơ cấu định vị nhưng đồng thời cũng là cơ cấu kẹp
chặt.
2.3. ỐNG KẸP ĐÀN HỒI
Khi chuẩn định vị là mặt trụ ngoài, có độ chính xác nhất định, nếu gia công trên
nhóm máy tiện hoặc máy phay đồ định vị có thể là ống kẹp đàn hồi. Ống kẹp đàn hồi là
cơ cấu tự định tâm có khả năng định tâm (khoảng 0,01÷0,03mm) cao hơn mâm cặp 3
chấu.
Ống kẹp đàn hồi được chế tạo từ các thép 20X, 40X, Y7A, Y10A, 9XC, thép 45. Các
bề mặt của chúng phải được tôi đạt độ cứng 45÷50 HRC.
Ống kẹp là một ống xẽ rãnh đàn hồi hình côn, nhờ biến dạng đàn hồi của nó để kẹp
chặt và định tâm chi tiết.
Ống kẹp đàn hồi có thể phân thành các loại:
+ Theo mặt định vị: Định vị bằng mặt ngoài và mặt trong của chi tiết. Ống kẹp định
tâm mặt trong chi tiết nhờ đầu côn bung, còn định tâm mặt ngoài thì nhờ đầu côn bóp.
+ Theo phần kẹp: Kẹp một đầu và kẹp hai đầu.
+ Theo chiều kẹp: Kéo và đẩy.
Sơ đồ làm việc của ống kẹp hình 2.8.

Hình 2.8: Sơ đồ làm việc của ống kẹp đàn hồi

1-ống kẹp; 2- thân đồ gá; 3- vít chống xoay; 4-chi tiết. Đầu bên phải ống kẹp được xẽ
3 rãnh. Khi kéo ống kẹp sang bên trái, ống sẽ bị bóp lại để định vị và kẹp chặt chi tiết. Để
dễ dàng tháo chi tiết ra, góc côn α = 300.
Rãnh và lỗ ống kẹp có các kiểu như hình 2.9 tùy theo tiết diện của phôi.
Kiểu a: lỗ vuông, 4 rãnh; kiểu b: lỗ hình chữ nhật, 4 rãnh; kiểu c: lỗ 6 cạnh, 3 rãnh.
Khi ống kẹp nằm trong ổ kẹp thì tuỳ theo đường kính phôi to nhỏ khác nhau mà điểm
tiếp xúc giữa ống kẹp sẽ khác nhau.
Góc côn α của phần làm việc khi ở trạng thái tự do và khi ở trạng thái kẹp chặt
thường lấy cách nhau 30'.
14


Hình 2.9

- Tính lực kẹp (hình 2.10): Nếu ta xem ống kẹp như là một chêm cứng không biến
dạng thì phần làm việc của nó chịu các lực sau đây khi kẹp chặt:
Q - Lực kéo hướng trục (kG),
W - Phản lực của chi tiết (kG) , tức là lực kẹp,
F2 - Lực ma sát giữa chi tiết và ống kẹp.
W1- Tổng phản lực thẳng đứng của phản lực W và lực ma sát giữa vỏ đồ gá và ống
kẹp (kG).
Theo lực kẹp của chêm ta có:
1
(2-4)
W=Q.
⎛α

tg ⎜ + ϕ1 ⎟ + tgϕ2
⎝2

Ở đây: ϕ1, ϕ2 là góc ma sát giữa ống kẹp với vỏ và với chi tiết.
α
là nửa góc côn của ống kẹp.
2

Hình 2.10

Nếu giữa phôi và ống kẹp có khe hở f thì lực kẹp trên phải được trừ bớt đi một thành
phần lực W2 cần để làm các mảnh hình máng A, B, C biến dạng một khoảng là f.
Có thể coi các mảnh đó như những dầm công xôn được ngàm một đầu có chiều dài L
chịu lực W2 ở đầu để biến dạng một đoạn f.
15


Vì thế:

W2 =

3.E.J
.f
L3

(2-5)

Trong đó: E- Mô đun đàn hồi.
J- Tổng mô men quán tính của 3 hình máng A,B,C.
Do đó lực kẹp W là:

(2-6)
Nếu không có miếng chặn định cữ số 1, chi tiết có thể xê dịch hướng trục được thì lực
ma sát F2 giữa chi tiết và ống kẹp không ảnh hưởng đến lực kẹp, lúc đó:

(2-7)
- Vật liệu chế tạo ống kẹp co bóp đàn hồi bằng thép thấm các bon, hoặc thép có thành
phần các bon cao. Đối với những chi tiết lớn nặng, ống kẹp thường làm bằng thép hợp
kim 12XH3A hoặc 15XA, 4XC, 9XC, cũng có thể dùng thép Y6A ÷ Y10A, nhiệt luyện
phần đuôi đến độ cứng HRC =30 ÷ 35, phần làm việc HRC =55 ÷ 60.
- Ưu điểm của ống kẹp đàn hồi: kết cấu nhỏ, đơn giản, thao tác tiện lợi và nhanh.
- Nhược điểm: không hoàn toàn tiếp xúc với cả bề mặt phôi theo cả tiết diện ngang
hay dọc.
2.4. CƠ CẤU ĐỊNH VỊ MẶT TRỤ TRONG

Khi lấy mặt trụ trong của chi tiết làm chuẩn định vị, ta có thể dùng các chi tiết định
vị: chốt gá, các loại trục gá...
2.4.1.Các loại chốt gá. (hình 2.11).
- Chốt trụ dài (h2.11a): Dùng chốt trụ dài có khả năng hạn chế 4 bậc tự do. Về kết
cấu, chiều dài phần làm việc L của chốt sẽ tiếp xúc với lỗ chuẩn D có tỉ số L/D>1,5. Nếu
phối hợp với mặt phẳng để định vị chi tiết, thì mặt phẳng chỉ được hạn chế một bậc tự do.
- Chốt trụ ngắn (hình 2.11b,c): chốt trụ ngắn có khả năng hạn chế hai bậc tự do tịnh
tiến theo hai chiều vuông góc với tâm chốt . Tỉ lệ L/D≤ 0,33÷ 0,35.
- Chốt trám (chốt vát -hình 2.11d) chỉ hạn chế một bậc tự do.
Vật liệu để chế tạo các chốt gá như sau: khi dc ≤16mm, chốt gá được chế tạo bằng
thép dụng cụ Y7A,Y10A, 9XC, CD70; khi dc >16mm được chế tạo bằng thép crôm-20X,
thấm các bon đạt chiều dày lớp thấm 0,8÷1,2mm, sau đó tôi đạt độ cứng HRC50÷55.
Lắp ghép giữa lỗ chuẩn và chốt gá là mối ghép lỏng nhẹ nhưng khe hở nhỏ nhất
(H7/h7) để có thể giảm bớt được sai số chuẩn. Còn lắp ghép giữa chốt và thân đồ gá
thường là (H7/k7) hoặc (H7/m7)
- Chốt côn: Các loại chốt côn như hình 2.12.
+ Chốt côn cứng: tương ứng 3 điểm (h2.12a), hạn chế 3 bậc tự do tịnh tiến.
16


+ Chốt côn tuỳ động (chốt côn mềm): tương ứng 2 điểm (h 2.12b) hạn chế 2 bậc tự do
tịnh tiến. Chốt côn tuỳ động dùng khi chuẩn định vị là chuẩn thô nhằm mục đích để bề
mặt côn làm việc của chốt côn luôn luôn tiếp xúc với lỗ trong một loạt phôi được chế tạo
bằng cách đúc, rèn dập, đột lỗ...

Hình 2.11 Các loại chốt gá

Hình 2.12 Chốt côn

Mặt côn làm việc của chốt, góc α=600 hoặc α=750 khi phôi lớn.
2.4.2. Các loại trục gá.
- Trục gá hình trụ: là chi tiết định vị để gá đặt chi tiết gia công trên máy tiện, máy
phay, máy mài...khi chuẩn là lỗ trụ đã gia công tinh. Chiều dài làm việc của trục gá L
phải đảm bảo L/D>1,5 và hạn chế 4 bậc tự do (kết hợp với vai chốt hạn chế 1 bậc tự do).
Lắp ghép giữa mặt chuẩn và mặt làm việc của trục gá phải có khe hở đủ nhỏ để đảm
bảo độ đồng tâm giữa mặt gia công và mặt chuẩn thường dùng mối ghép H7/h7, kết cấu
của trục gá trụ như (hình 2.13a) hoặc lắp chặt (hình 2.13b)

Hình 2.13 Trục gá

17


- Trục gá côn: do trục gá hình trụ lắp có khe hở, nên khi gia công những chi tiết bạc
trên máy tiện hoặc máy mài tròn ngoài, khả năng định tâm (độ đồng tâm giữa mặt trong
và mặt ngoài) thấp. Ví vậy để khắc phục tình trạng đó người ta dùng trục gá côn với góc
côn khoảng 3÷50 (độ côn 1/500÷1/1000). Trục gá côn có tác dụng khử khe hở và có khả
năng truyền mô men xoắn khá lớn. Kết cấu như hình 2.13c, tuy nhiên việc tháo chi tiết ra
khỏi trục không phải dễ dàng.
Khi gia công các chi tiết có đường kính lỗ chuẩn khác nhau nhiều, để giảm số lượng
trục gá cần chế tạo, ta dùng trục gá côn di động.
- Trục gá đàn hồi: khi gia công các bạc thành mỏng trên máy tiện, máy mài tròn
ngoài...để tránh biến dạng do lực kẹp gây ra, ta dùng trục gá đàn hồi.
Loại này có khả năng định tâm tốt (0,01÷0,02mm), lực kẹp đồng đều.
2.4.3. Sai số định vị khi định vị bằng mặt trong
* Tính sai số định vị khi dùng chốt gá.
- Chốt gá và lỗ ở vị trí bất kì. Khi chốt gá đặt thẳng đứng, chuẩn định vị và chốt gá có
thể ở vị trí bất kì (hình 2.14a). Trong trường hợp lỗ có đường kính lớn nhất và chốt gá có
đường kính nhỏ nhất, thì sai số chuẩn định vị là lượng dịch chuyển tâm hình học của lỗ
O1ctO2ct :

ε dv (xx) = O1ct O 2ct = 2 ⎡⎣( D + ∆D ) − (d − ∆d) ⎤⎦ = δD + δd + ∆
Trong đó :
D- đường kính danh nghĩa của mặt lỗ định vi.
±∆D- sai lệch đường kính của mặt lỗ định vi.
d- đường kính danh nghĩa của chốt gá.
±∆d- sai lệch đường kính của chốt gá .
δD- dung sai kích thước đường kính lỗ.
δd- dung sai kích thước đường kính chốt gá.
∆ - khe hở nhỏ nhất giữa chốt gá và mặt lỗ định vị.

(2-8)

Hình 2.14 Sơ đồ tính sai số chuẩn
a- Chốt ở vị trí bất kì;
b- Chốt ở vị trí nằm ngang

- Chốt gá ở vị trí nằm ngang (hình 2.14b).Trong trường hợp này bất kì chi tiết nào gá
trên chốt gá đều có xu hướng rơi xuống phía dưới.

18


Có hai trường hợp xảy ra: Chốt gá có kích thước lớn nhất d+∆d và lỗ định vị có kích
thước nhỏ nhất D-∆D, lúc này vị trí tiếp xúc giữa chốt gá và lỗ định vị ở điểm A cao nhất,
tâm chi tiết là O1ct . Chốt gá có kích thước nhỏ nhất d-∆d và lỗ định vị có kích thước lớn
nhất D+∆D, lúc này vị trí tiếp xúc giữa chốt gá và lỗ định vị ở điểm B thấp nhất, tâm chi
tiết là O2ct.
Trong hai trường hợp, tâm chi tiết dịch chuyển theo phương zz từ O1ct đến O2ct, hay
nói cách khác sai số định vị theo phương zz là O1ctO2ct.Ta có :
(2-9)
Trong khi đó, sai số định vị theo phương xx bằng không, εdv(xx) = 0.
Chú ý: Khi tính toán sai số chuẩn định vị cần phải chỉ rõ kích thước cần tính, đồng
thời phải xét đến độ lệch tâm e giữa mặt ngoài của chi tiết và mặt trong làm chuẩn định
vị, đồng thời sai số của đường kính mặt ngoài .
* Tính sai số chuẩn khi gá chi tiết trên trục gá côn.
Mặc dầu có sai số chế tạo của mặt lỗ định vị của chi tiết, nhưng với phương pháp này,
mặt chuẩn định vị của chi tiết luôn tiếp xúc với chốt côn và do đó loại trừ khe hở, hay sai
số chuẩn định vị theo hướng kính bằng không. Nhưng do sai số chế tạo dẫn đến sự dịch
chuyển chi tiết của cả loạt theo chiều trục chi tiết (hình 2.15). Lượng xê dịch đó là ∆,
được xác định bằng công thức :
δ
δ
(2-10)
∆= D = D
2tgα k
Trong đó : k-độ côn của trục gá; α- góc côn của trục gá.

Hình 2.15 Sai số khi định vị bằng trục gá côn

2.5. KẸP CHẶT
2.5.1. Khái niệm.
Khi thiết kế đồ gá, sau khi đã chọn được phương án định vị tương đối hợp lí, tiếp theo
ta chọn phương án kẹp chặt phôi trong đồ gá. Việc chọn phương án kẹp chặt cũng phải
tuân thủ theo những nguyên tắc nhất định, trong nhiều trường hợp giải quyết vấn đề kẹp
chặt còn khó khăn hơn vấn đề định vị vì kết cấu của đồ gá không cho phép.
Kẹp chặt là tác động lên hệ thống đồ gá, cụ thể là vào chi tiết gia công một lực để
làm mất khả năng xê dịch hoặc rung động do lực cắt hay các lực khác trong quá trình cắt
sinh ra như lực li tâm, trọng lựợng , rung động...
19


Để thực hiện việc đó phải có cơ cấu kẹp chặt, cơ cấu kẹp chặt trong đồ gá là một hệ
thống đi từ nguồn sinh lực đến vấu của đồ kẹp tì lên chi tiết: Nguồn sinh lực (cơ cấu sinh
lực), cơ cấu truyền lực (cơ cấu phóng đại lực kẹp, cơ cấu liên động phân bố lực kẹp)...
Yêu cầu đối với cơ cấu kẹp chặt. Khi thiết kế các cơ cấu kẹp chặt cần phải đảm bảo
các yêu cầu sau :
+ Khi kẹp không được phá hỏng vị trí của chi tiết đã được định vị chính xác .
Ví dụ, hình 2.16 là sơ đồ kẹp chặt không hợp lí, khi quay bánh lệch tâm để kẹp chặt
chi tiết, cũng đồng thời gây ra lực T làm dịch chuyển chi tiết khỏi vị trí đã được định vị
chính xác.

Hình 2.16 Sơ đồ kẹp chặt không hợp lý

+Trị số lực kẹp vừa đủ để chi tiết không bị xê dịch và rung động dưới tác dụng của
lực cắt và các ảnh hưởng khác trong quá trình gia công, nhưng lực kẹp không nên quá lớn
khiến cơ cấu kẹp to, thô và làm vật gia công biến dạng..
+ Không làm hỏng bề mặt do lực kẹp tác dụng vào nó.
+ Cơ cấu kẹp chặt có thể điều chỉnh được lực kẹp.
+ Thao tác nhanh, thuận tiện, an toàn, kết cấu gọn, nhưng có đủ độ bền, không bị biến
dạng khi chịu lực.
+ Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và sửa chữa.
2.5.2. Phương, chiều, điểm đặt và trị số lực kẹp.
Khi thiết kế cơ cấu kẹp cần chú ý một số vấn đề chính sau đây :
2.5.2.1. Phương và chiều lực kẹp.
Phương và chiều của lực kẹp có liên quan mật thiết với chuẩn định vị chính, chiều
của trọng lượng bản thân chi tiết gia công, chiều của lực cắt. Nói chung phương của lực
kẹp nên thẳng góc với mặt định vị chính, vì như thế sẽ có diện tích tiếp xúc lớn nhất,
giảm được áp suất do lực kẹp gây ra và do đó ít biến dạng nhất. Chiều của lực kẹp nên
hướng từ ngoài vào mặt định vị, không nên ngược chiều với chiều lực cắt và chiều trọng
lượng bản thân chi tiết gia công (kẹp từ dưới lên), vì như thế lực kẹp phải rất lớn, cơ cấu
kẹp cồng kềnh, to và thao tác tốn sức. Lực kẹp nên cùng chiều với chiều lực cắt và trọng
lượng bản thân vật gia công, nhưng đôi khi vì kết cấu không cho phép thì có thể chọn
chúng thẳng góc với nhau.
Một số ví dụ hình 2.17 :

20


Hình 2.17 Quan hệ giữa phương và chiều của lực kẹp với
phương và chiều của lực cắt và trọng lượng chi tiết.
P- lực cắt ; G- trọng lượng chi tiết ;W- lực kẹp.

Từ hình 3-2, ta thấy ở hình 3-2a phương và chiều lực kẹp chặt là tốt nhất và hình 3-2g
là xấu nhất.
2.5.2.2. Điểm đặt của lực kẹp
Khi xác định điểm đặt lực kẹp cần phải tránh chi tiết nhận thêm ngoại lực và mô men
quay. Điểm đặt lực tốt nhất phải tác dụng lên vị trí của chi tiết có độ cứng vững lớn nhất
và nên ở ngay trên điểm đỡ hoặc trong phạm vi diện tích đỡ (hình 2.18): a- vị trí điểm đặt
lực kẹp không đúng, b-vị trí điểm đặt lực kẹp đúng.

Hình 2.18 Vị trí điểm đặt lực

2.5.2.3. Tính lực kẹp chặt cần thiết W.
Trị số lực kẹp W phụ thuộc vào phương, chiều, điểm đặt, trị số của lực cắt, trọng
lượng bản thân vật gia công và các lực khác, các kích thước liên quan... Để tính toán lực
kẹp ta phải biết phương, chiều, điểm đặt và trị số của các lực khác tác dụng lên chi tiết và
sơ đồ định vị chi tiết cần gia công.
Thực chất tính toán lực kẹp là giải bài toán tĩnh học về cân bằng vật rắn dưới tác dụng
của các lực và mô men lên chi tiết. Trình tự tính toán lực kẹp như sau :
- Xác định phương, chiều, điểm đặt lực kẹp.
- Xác định trị số của lực cắt và mô men của lực cắt tác dụng lên chi tiết gia công, khi
cần phải xác định lực quán tính và lực li tâm phát sinh trong quá trình gia công.
- Giải bài toán tĩnh học về cân bằng vật rắn dưới tác dụng của tất cả các lực lên chi
tiết, tính lực kẹp tính toán Wtt.
- Xác định lực kẹp thực tế bằng cách nhân thêm với hệ số an toàn K:
21


W = KWtt
(2-11)
Trong đó: W- lực kẹp thực tế; Wtt- lực kẹp tính toán tính theo điều kiện cân bằng; K hệ số an toàn, K=k0k1k2k3k4k5k6.
k0- hệ số an toàn chung, trong mọi trường hợp k0 = 1,5÷2.
k1- hệ số kể đến lượng dư không đều, khi gia công thô k1= 1,2; khi gia công tinh k1 =
1,0.
k2- hệ số xét đến dao cùn làm lực cắt tăng, k2 = 1,0÷1,9.
k3- hệ số xét đến vì cắt không liên tục làm lực cắt tăng, k3 =1,2
k4- hệ số xét đến nguồn sinh lực không ổn định, khi kẹp bằng tay k4 =1,3; khi kẹp
chặt bằng khí nén hay thủy lực k4 = 1,0.
k5- hệ số kể đến vị trí tay quay của cơ cấu kẹp thuận tiện hay không thuận tiện, khi
kẹp chặt bằng tay: góc quay < 900, k5=1,0; góc quay > 900, k5 =1,5.
k6- hệ số tính đến mô men làm lật phôi quay quanh điểm tựa, khi định vị trên các chốt
tì: k6 =1,0; khi định vị trên các phiến tì k6 =1,5.
Phải căn cứ vào điều kiện cụ thể để xác định từng hệ số riêng biệt.
Một số ví dụ tính toán lực kẹp cụ thể:
(1) Tính lực kẹp theo sơ đồ hình 2.19.
- Theo sơ đồ hình 2.19a: Khi lực cắt P cùng chiều với lực kẹp W và vuông góc với
mặt chuẩn chính. Nếu hệ không có khả năng gây ra trượt thì W=0, khi đó không cần đến
lực kẹp chặt. Ví dụ, khi chuốt ép lỗ (chuốt đứng, thực sự không cần đến lực kẹp).
Khi có khả năng gây ra lực trượt N thì :
KN
(2-12)
W=
−P
f1 + f 2
Trong đó: K- hệ số an toàn chung; f1-hệ số ma sát giữa mặt chuẩn định vị của chi tiết
và chi tiết định vị (mặt thô f1 =0,2÷0,3; mặt tinh f1 =0,1 ÷0,15); f2-hệ số ma sát giữa mỏ
kẹp và chi tiết; N -lực trượt.

Hình 2.19 Sơ đồ kẹp chặt khi chuẩn là mặt phẳng

- Theo sơ đồ h2.19b :
Lực kẹp W vuông góc với lực cắt P và mặt chuẩn chính:
KN
W=
f1 + f 2

(2.13)

Trong đó: f1- hệ số ma sát giữa mỏ kẹp và chi tiết (f1 =0,1÷0,15); f2- hệ số ma sát giữa
mặt chuẩn của chi tiết và chi tiết tiết định vị (mặt thô: f2 =0,1 ÷0,3; mặt tinh f2= 0,1÷0,15)
22


- Theo sơ đồ hình 2.19c :
Khi lực kẹp ngược chiều với lực cắt và trọng lượng:
W = K(P + G)
(2.14)
Trong đó: G -trọng lượng bản thân chi tiết.
(2) Tính lực kẹp chi tiết khi gia công trên máy tiện, chi tiết gá trên mâm cặp (hình
2.20). Dưới tác dụng của mô men Mc và lực Px, chi tiết có thể quay quanh tâm của nó và
trượt trên các chấu kẹp.

Hình 2.20 Sơ đồ lực kẹp khi tiện

Điều kiện cân bằng :
- Phương trình cân bằng mô men:
(2.15)
WΣ.f.R ≥ K.Mc ⇒ WΣ.f.R ≥ K.Pz.Rc
K.Pz .R c
(2.16)
WΣ =
Do đó:
f .R
W
(2.17)
Lực kẹp trên mỗi chấu: W = Σ
z
- Phương trình cân bằng chống trượt dọc:
K.Px
(2.18)
WΣ .f ≥ K.Px → WΣ ≥
f
K.Px
(2.19)
Lực kẹp trên mỗi chấu: W =
f .z
Trong đó: WΣ -tổng lực kẹp của các chấu kẹp (N); W- lực kẹp của một chấu; z - số
chấu kẹp; Mc - mô men cắt, Mc= Pc.Rc(Nm), Rc - bán kính gia công; R – bán kính mặt
chuẩn (mm); Pz -thành phần lực cắt tiếp tuyến (N); Px -thành phần lực theo phương x (N);
f- hệ số ma sát (f=0,5÷0,7). Tùy theo trường hợp cụ thể lực kẹp chọn Wmax trong (2.17)
hoặc (2.19).
(3) Tính lực kẹp khi khoan.
- Trong trường hợp lực kẹp nằm theo phương thẳng đứng và cùng chiều với lực P0,
thì thực tế lực kẹp P0 không cần lớn lắm (hình 2.21a). Tuy nhiên để gia công được, lực
kẹp phải thắng được mô men cắt Mc.
Điều kiện cân bằng:
23


K.M c
f .L
Nếu kể trọng lượng chi tiết thì lực kẹp tổng cộng WΣ:
WΣ = W + Po + G
K.M c
, thì có thể lấy: W=0.
Khi Po+G >
f .R td
W.L.f ≥ K.M c → W ≥

(2.20)
(2.21)

Hình 2.21 Sơ đồ tính lực kẹp khi khoan

- Khi khoan lỗ có đường tâm song song với đường tâm chi tiết trụ, chi tiết gá đặt trên
khối V, lực kẹp vuông góc với tâm chi tiết (hình 2.21b).
Lực kẹp phải đảm bảo sao cho chi tiết không bị xoay do tác động của mô men Mc,
đồng thời không bị xê dịch dọc theo trục do tác dụng của lực dọc P0.
Phương trình cân bằng để đảm bảo không trượt là :
W
2.f 2 .
+ W.f1 ≥ K.Po
(2.22)
α
sin
2
K.Po
(2.23)
W=
Suy ra
2.f 2
+f
α 1
sin
2
Trong đó: f1- hệ số ma sát giữa chi tiết và mỏ kẹp (f1=0,1÷0,15); f2- hệ số ma sát giữa
chi tiết và khối V, (f2 =0,2÷0,3 đối với mặt thô, f2 =0,1÷0,15 đối với mặt tinh) ; R- bán
kính của chi tiết (mm); d- đường kính của mũi khoan (mm); H – kích thước từ tâm chi
tiết đến vị trí lỗ gia công; α- góc khối V.
(4) Tính lực kẹp khi phay.
Có nhiều phương pháp phay, ở mỗi phương pháp lực cắt có giá trị và hướng khác
nhau làm cho lực kẹp khác nhau. Tùy theo sơ đồ cụ thể mà phân tích, xem xét để tính lực
kẹp đảm bảo kẹp chặt vững vàng.
Khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu và chuẩn là mặt đáy (hình 2.22). Theo
hình vẽ, ta thấy lực Py có tác dụng hổ trợ cho lực kẹp W (vì cùng chiều với lực kẹp); Px
có tác dụng làm cho chi tiết quay xung quanh cạnh 2-4, cạnh 1-3 bị hất lên; Pz làm cho
chi tiết quay xung quanh cạnh 3-4, cạnh 1-2 bị hất lên. Vì vậy lực kẹp W ở góc 1 phải có
khả năng chống lại được tất cả các mô men do các lực cắt gây ra.
24


Hình 2.22 Sơ đồ tính lực kẹp khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu

Ta có:

K.Px .a
2.l
K.Pz .a
W.Pz .a ≤ 2.W.b → W =
2.b
W.Px .a ≤ 2.W.l → W =

(2.24)
(2.25)

P ⎞
⎛P
W = K.a. ⎜ x + z ⎟
(2.26)
⎝ 2.l 2.b ⎠
Phương trình (2.25) dưới tác dụng của lực Py khi mới cắt vào chỉ có lực kẹp ở vị trí 1
chịu, còn dao khi sắp thoát khỏi vùng cắt thì chỉ có lực kẹp ở vị trí 2 chịu.
Tùy theo vị trí của dao mà trạng thái nguy hiểm có thể xê dịch phôi khác nhau, để
đảm bảo an toàn cần thiết phải tính lực kẹp ở vị trí nguy hiểm nhất.
Trong ví dụ trên, khi dao ở vị trí bên phải hệ thống an toàn hơn khi nó ở bên trái.
Trong 4 mỏ kẹp thì số 1 là mỏ kẹp phải chịu lực lớn nhất và tính lực kẹp tại vị trí đó.
Công thức (2.26) chính là giá trị cần tính lực kẹp ở góc 1.
(5) Phay mặt phẳng chi tiết hộp bằng dao phay mặt đầu, gá chi tiết trên 6 điểm tựa
hạn chế 6 bậc tự do. Lực kẹp vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng đi qua hai điểm tựa
bên hông của chi tiết (hình 2.23).
Lúc này lực ma sát phải thắng được thành phần lực PH nhằm không cho chi tiết xê
dịch dọc.
Khi kẹp bằng hai mỏ kẹp, lực kẹp do hai mỏ kẹp sinh ra là : W1 = W2 = W
Lực ma sát giữa hai mõ kẹp và chi tiết là: F1 và F2.
Lực ma sát giữa mặt định vị của chi tiết và mặt định vị của đồ gá F3 và F4.
Giả thiết hệ số ma sát f1 = f2 = f3 = f4 = f, thì Fms1 = Fms2 = Fms3 = Fms4 = W.f
Phương trình cân bằng chống trượt là:
K.PH
4W.f ≥ K.PH → W =
(2.27)
4.f
Thành phần lực Pr có tác dụng đẩy chi tiết vào hai điểm tựa bên hông không gây xê
dịch hoặc lật chi tiết nếu lực kẹp hướng đúng vào các điểm tựa hoặc thấp hơn.

Do đó:

25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×